地铁高频辅助变流器热设计及试验验证

随着地铁辅助变流器的开关频率不断提高,合理的热设计是保证辅助变流器正常工作的前提。针对地铁高频辅助变流器,对产品热设计进行研究。利用PLECS软件计算关键模块的损耗,并设计多并联风道散热系统;采用Icepak软件建立该散热系统仿真模型,仿真得到高频辅助变流器关键模块的温升;最后对高频辅助变流器样机进行温升试验。仿真结果与试验测试结果对比表明,温升吻合性较好,验证了仿真分析的有效性,且关键模块温升小于45 K,满足该系统的散热需求,并为高频辅助变流器热设计及优化提供了方法。     

直流牵引电动机磁极绕组的散热装置及其效果分析——一种降低定子温升的新途径

牵引电动机由于空间的限制,在电流已给定的条件下,用增加导线截面的办法降低定子温升是困难的。采取工艺措施解决温升问题,效果也有限且很不经济。本文提出一种降低定子温升或者说允许提高磁极绕组电流密度的新途径——磁极绕组散热装置,并介绍在ZQDR—410电机上试用的一种经济而有效的散热片设计及其效果分析。     

城轨列车牵引变流器箱体热仿真设计方法

箱体热设计是变流器结构设计的重点和难点。以热仿真设计方法作为箱体设计的指导思想,根据热仿真设计需要,重点分析计算箱体内主要发热器件损耗,并给出计算公式。以北京地铁13号线牵引变流器为例,计算得到主要发热器件的损耗,并采用计算机辅助求解软件FLOTHERM,在满载工况下,对设计变流器模型进行了整个机组的稳态工况热仿真计算,电气与电子器件仿真结果满足温升设计预期。并依据此研究成果试制样机,机组实测参数与仿真结果一致,验证了箱体热仿真设计方法的科学性和实用性。     

标准地铁列车大功率高频辅助变流器热设计

为了满足标准地铁列车的设计需求,文章提出一种大功率高频辅助变流器,并对其散热性能及核心功率器件的损耗进行分析计算。通过对比热仿真模型和样机温升试验,证明热仿真模型能够比较准确地反映功率器件的温升。     

永磁同步牵引电动机温度场仿真分析

以一台永磁同步牵引电动机为例,根据其通风结构和传热特点,基于流体力学与传热学的基本原理,建立了电机流-固耦合的1/4物理模型。采用有限体积法对电机内部稳态温度场进行了仿真计算,并结合试验数据,对该电机的通风冷却结构进行了改进。电机温度场仿真结果和温升数值符合设计要求,温升试验数据验证了仿真计算结果的准确性,为该类型电机通风冷却结构的设计和温升计算提供了理论依据。     

永磁涡流制动与电磁涡流制动热力学特性对比分析

电磁涡流制动由于其不受列车黏着限制且衰减较小的优点,常用作高速列车的制动装置,但其结构尺寸和质量较大,磁极温升较高,阻碍了进一步推广应用。因此,在电磁涡流制动装置的基础上提出永磁涡流制动方案,结合理论计算和仿真分析,对比了相同极距和结构尺寸的2种涡流制动装置的气隙磁场,得出涡流制动力与气隙磁场的关系;计算了相同结构尺寸下永磁涡流制动和电磁涡流制动装置制动力和吸引力大小随速度的变化,同时对比分析了2种装置的磁极平均温度随速度的变化。研究结果表明,永磁涡流制动和电磁涡流制动的制动力计算方式具有等效性,相同结构下永磁涡流制动的制动力可达标准励磁参数下电磁涡流制动制动力的3.29倍,制动力相同时永磁涡流制动的磁极温升更小。     

城轨辅助变流器热设计方法研究

针对辅助变流器热设计的需求,建立有限体积法的迭代方程,并结合城轨辅助变流器的热设计,提出热仿真的设计步骤与方法。依照此方法建立北京城轨13号线辅助变流器箱体与内部主要电气部件的数学模型,采用仿真与公式计算结合的IGBT热损耗计算方法,使用六面体网格离散时间与空间域的模型,借助流体力学软件迭代有限体积法方程进行热仿真的计算,计算结果满足温升要求。依据此热设计结果试制成样机,完成稳态温升试验,并将主要电气部件试验结果与仿真结果进行对比。结果满足设计初衷,验证了有限体积法的热仿真分析方法的可行性。     

大功率永磁直驱电力机车牵引电机关键技术研究

大功率永磁同步直驱电机首次在电力机车上使用,虽然相比传统的异步电机有很多优点,但同时其设计难度也非常大,因此重点介绍大功率永磁直驱电机内部结构、风路结构,和其所使用的永磁材料,再从其电磁设计难点方面进行了重点分析,并对其关键温升试验进行了仿真介绍和实际试验结果,通过温升结果发现其电机设计缺陷,并给出了相应的改造方案使之满足设计要求,同时给出了永磁电机相关试验数据验证了其优势性。     

基于ANSYS电空制动EP阀线圈稳态温升的研究

阐述了EP阀在城轨交通车辆制动系统中的作用,根据EP阀线圈的几何模型特点建立了线圈有限元模型,利用ANSYS有限元软件,对电空制动EP阀线圈稳态温升进行了仿真计算,仿真结果与利用电阻法测定的结果基本相符,达到了国产化电空制动EP电磁阀线圈稳态温升的设计要求。仿真为EP阀电磁系统的优化设计提供了理论依据,对提高城轨交通车辆电空制动系统的稳定性和可靠性具有重要的应用价值和现实意义。EP阀作为城轨交通车辆制动系统的关键部件已于2005年2月23日通过国家有关部门鉴定。     

两种典型中低速磁浮交通导轨磁力特性及变形研究

为提升横向稳定性这一限制中低速磁浮车辆提速的重要因素,以F型导轨和倒U型导轨为对象建立其二维电磁有限元模型和三维变形仿真模型,利用该模型对比研究这两种典型导轨的磁场分布、电磁力及变形特性,并提出导向刚度系数这一新的评价指标来评估磁浮系统的导向性能.揭示了导向刚度系数与磁极宽度之间的相关性,明确了降低磁极宽度对导向性能的...     

地铁辅助变流器功率损耗与热仿真分析

辅助变流器功率密度的不断提高使密闭箱体内的发热更加严重,因此辅助变流器热设计的重要性随之显现出来。以地铁辅助变流器为例,首先分析计算箱内各主要电气器件功率损耗,利用FloTHERM流体热仿真软件建立仿真模型,设置初始条件并求解计算,得出变流器运行中箱体内部的温度场和流场分布。之后对辅助变流器的样机进行了温升试验并将多测点实测温度与仿真结果对应位置进行了对比,对比的结果证明了热仿真方法对地铁辅助变流器进行发热情况分析的可行性与准确性,对辅助变流器的热设计提供了参考。     

牵引电机定子绕组温升测试与计算方法研究

基于温升理论基础,运用杜龙-佩蒂特定律和最小二乘法,推导牵引电机定子绕组电阻和温升的表达式,计算零秒电阻和零秒温升值。同时采用计算机作图法,对试验测试数据进行拟合,得到温升最大值和电阻拟合值。通过对比该2种方法的具体过程和所得结果,说明其有效性,为温升测试和计算提供合理方法。     

基于热网络的全封闭风冷永磁电机温升分析

全封闭风冷永磁牵引电动机功率密度高、内部散热条件恶劣,对电机热设计和温升控制提出了较高要求。研究了热网络方法在电机温升分析中的应用,对一款全封闭风冷永磁电机构建热网络模型,并基于MATLAB/SIMULINK平台编程计算热网络参数,实现了对电机内部温升计算和热分析的快速响应。与试验结果对比发现,热网络方法温升计算结果具有较高准确性,能满足电机工程设计需要,对电机热设计具有工程指导意义。     

中低速磁浮列车U形电磁铁的电磁力特性分析

由于中低速磁浮列车车体携带较重的初级线圈,影响了列车载客能力和牵引动力,为了提高中低速磁浮车的运载能力,必须提高U形磁铁的悬浮和导向能力。以国内已经开通运营的2条中低速磁浮试验线中U形电磁铁基本结构参数为例,建立U形电磁铁的3D有限元仿真,根据电磁力仿真结果,分析得到影响电磁力特性的主要结构参数为铁芯长度、磁极宽度、线圈厚度和励磁电流等,根据仿真计算结果,总结上述参数对电磁力特性的基本规律。根据主要结构参数的作用规律,更新了原来参数设计值,仿真结果验证了上述规律的正确性和新参数值的合理性。     

高压直流输电系统故障电流下晶闸管的温升计算

在分析HVDC晶闸管最大故障电流与结温关系的基础上，建立瞬态热阻抗模型，提出了一种计算晶闸管温升的优化算法，并进行了仿真计算。     

铁路信号继电器的温度场分析及试验验证

建立了铁路信号继电器在热-电耦合作用下的数学模型,通过得到的有限元模型分析了不同环境温度下铁路信号继电器温度场的变化情况,仿真计算过程中考虑了环境温度以及温度的冲击。结果表明:铁路信号继电器的温升随环境温度的升高而降低;触头的温度从室温到稳态温度呈对数增长,并计算得到触头的热时间常数,推导出触头温升的理论曲线;温度冲击对铁路信号继电器影响较大,触头温度与环境温度呈正相关。     

基于BIM技术的光伏建筑一体化模型应用研究

在介绍BIM和光伏建筑一体化的基础上,分析基于BIM技术的光伏建筑一体化模型的设计与优化,通过流程优化、算法融入,提高光伏系统的设计效率。结合地理信息属性对光伏建筑一体化模型进行仿真,从而提高设计计算结果预测的准确性,同时支持参数管理和可视化效果呈现。该模型能更好地利用建筑物的结构信息,得到更准确的光伏日照仿真结果,并为电力系统设计提供了简单、实用的工具用以预测光伏发电和管理模型系统。     

高速动车组牵引变压器热仿真

牵引变压器温升直接关系到变压器的绝缘寿命和运行的安全性,故需研究高速列车牵引变压器温升随列车实际运行过程中的变化情况。而目前国内变压器温升仿真软件并没有真正有效地用于高速动车组主变压器上。为实时监测列车运行过程中变压器主要部位温升的变化情况,本文采用了发热时间常数法,得到了牵引变压器实时的温度曲线,进一步可得到变压器的温升裕量,为高速牵引变压器热容量的选择及列车的动力配置提供了依据。     

牵引变压器温升试验研究

基于GB 1094.2—2013《电力变压器第2部分:液浸式变压器的温升》,结合试验数据,分析牵引变压器温升模型、温升试验曲线和冷却单元工况,探讨牵引变压器的油温升测试和绕组平均温升测试的具体操作过程及相关计算方法,提出温升试验结果的修正条件和修正公式。试验为牵引变压器设计人员与试验人员提供操作依据,也是对标准内容的合理补充。     

基于多刚体动力学的机车横向稳定性分析方法研究

通过多刚体动力学仿真软件,针对某一机车分别建立了完整模型和简化模型;通过采用不同的抗蛇行临界速度的计算方法对这2种模型进行研究,并结合实际线路试验结果,得出不同的初始条件对仿真结果有很大的影响,采用失稳状态为初始条件的计算方法得到的值最接近实际值的结论。